Post on 06-Apr-2015
Atomphysik
Lösungen Kapitel 7 - 9
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
1. Was wird durch die Energiedosis angegeben?
Absorbierte Strahlungsenergie
Absorbierte Strahlungsenergie pro Zeit
Absorbierte Strahlungsenergie pro Masse
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
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9.2 Energiedosis
1. Was wird durch die Energiedosis angegeben?
Absorbierte Strahlungsenergie
Absorbierte Strahlungsenergie pro Zeit
Absorbierte Strahlungsenergie pro Masse
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
2. In welcher Einheit misst man die Energiedosis?
J/kg
Bq/kg
Sv / a
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
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9.2 Energiedosis
2. In welcher Einheit misst man die Energiedosis?
J/kg W
Bq/kg
Sv / a
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
3. Die biologische Wirkung ionisierender Strahlen kann nicht allein durch die pro Masse absorbierte Energie angegeben werden. Es ist notwendig, den Quotienten
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
mit dem Faktor 2,5 zu multiplizieren,
mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor zu multiplizieren,
mit der Bestrahlungszeit zu multiplizieren.
W
W
W
9.3 Organdosis
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3. Die biologische Wirkung ionisierender Strahlen kann nicht allein durch die pro Masse absorbierte Energie angegeben werden. Es ist notwendig, den Quotienten
mit dem Faktor 2,5 zu multiplizieren,
mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor zu multiplizieren,
W
W
mit der Bestrahlungszeit zu multiplizieren. W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
7. Wie werden die Strahlenschäden unterteilt?
Schäden, hervorgerufen durch Teilchenstrahlung
und durch Wellenstrahlung
Somatische und genetische Schäden
Schäden < 50 mSv und Schäden > 50 mSv
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
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9.6 Somatische und genetische Schäden
7. Wie werden die Strahlenschäden unterteilt?
Schäden, hervorgerufen durch Teilchenstrahlung
und durch Wellenstrahlung
Somatische und genetische Schäden
W
W
Schäden < 50 mSv und Schäden > 50 mSv W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
11. Die Intensität der kosmischen Strahlung ist von der Höhe über dem Meeresspiegel abhängig. Sie
steigt mit zunehmender Höhe,
sinkt mit zunehmender Höhe,
steigt und sinkt abwechselnd alle 1 000 m.
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
11. Die Intensität der kosmischen Strahlung ist von der Höhe über dem Meeresspiegel abhängig. Sie
steigt mit zunehmender Höhe, W
sinkt mit zunehmender Höhe,
steigt und sinkt abwechselnd alle 1 000 m.
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
9.7.1 Kosmische Strahlung und durch sie erzeugte Radionuklide
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12. Wodurch wird die terrestrische Strahlung verursacht?
Durch besonders hartes Gestein
Durch die gesamte Erdmaterie
Durch Lava von Vulkanausbrüchen
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
12. Wodurch wird die terrestrische Strahlung verursacht?
Durch besonders hartes Gestein
Durch die gesamte Erdmaterie
W
W
Durch Lava von Vulkanausbrüchen W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
9.7 Natürliche Strahlenexposition des Menschenund9.7.2 Terrestrische Strahlung
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13. Die terrestrische Strahlung
ist überall auf der Erde gleich,
schwankt in Abhängigkeit vom geologischen
Untergrund,
tritt nur im Gebirge oberhalb 1 000 m auf.
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
13. Die terrestrische Strahlung
ist überall auf der Erde gleich,
schwankt in Abhängigkeit vom geologischen
Untergrund,
W
W
tritt nur im Gebirge oberhalb 1 000 m auf. W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
9.7.2 Terrestrische Strahlung
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14. Der menschliche Körper besitzt eine Eigenstrahlung.Sie tritt auf, weil
der Mensch durch die kosmische
Strahlung dauernd bestrahlt wird,
natürliche radioaktive Elemente mit
der Nahrung und der Atmung in den
Körper aufgenommen werden,
die Haut des Menschen durch
radioaktiven S
W
W
taub verunreinigt ist. W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
14. Der menschliche Körper besitzt eine Eigenstrahlung.Sie tritt auf, weil
der Mensch durch die kosmische
Strahlung dauernd bestrahlt wird,
natürliche radioaktive Elemente mit
der Nahrung und der Atmung in den
Körper aufgenommen werden,
W
W
die Haut des Menschen durch
radioaktiven Staub verunreinigt ist. W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
9.7.3 Eigenstrahlung des Körpers
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16. Die Organe des Menschen werden durch die natürliche Strahlung unterschiedlich stark belastet. Die stärkste Belastung ergibt sich für
die Keimdrüsen,
die Knochen,
die Lungen.
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
16. Die Organe des Menschen werden durch die natürliche Strahlung unterschiedlich stark belastet. Die stärkste Belastung ergibt sich für
die Keimdrüsen,
die Knochen,
die Lungen.
W
W
W
10.9 Strahlenmessung und die Strahlenexposition des Menschen
9.9 Zusammenfassung der StrahlenexpositionSeite 79
10.8 Der Brennstoffkreislauf
1. Wie viel Gramm Uran enthält im Mittel 1 t Gestein der Erdrinde?
0,1 g
3 g
100 g
W
W
W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
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8.1.1 Uranvorkommen
1. Wie viel Gramm Uran enthält im Mittel 1 t Gestein der Erdrinde?
10.8 Der Brennstoffkreislauf
0,1 g
3 g
W
W
100 g W
3. Bei der Anreicherung wird der Gehalt an
U-233,
U-234,
U-235
W
W
W
erhöht.
10.8 Der Brennstoffkreislauf
8.1.3 Anreicherung von Uran-235
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3. Bei der Anreicherung wird der Gehalt an
U-233,
U-234,
U-235
W
W
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erhöht.
10.8 Der Brennstoffkreislauf
6. Mehrere Brennstäbe, die zu einem Bündel zusammengefasst sind, nennt man
Brennstab-Aggregat,
Brennelement,
Brennstab-Satz.
W
W
W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
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8.1.4 Herstellung von Brennelementen
6. Mehrere Brennstäbe, die zu einem Bündel zusammengefasst sind, nennt man
Brennstab-Aggregat,
Brennelement,
W
W
Brennstab-Satz. W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
8. Warum werden ausgebrannte Brennelemente nach der Entladung aus dem Reaktor zunächst in einem Wasserbecken des Kernkraftwerkes gelagert?
Sie müssen vor dem Abtransport
gründlich gereinigt werden.
Es stehen nicht genügend
Transportbehälter zur Verfügung.
Die Spaltprodukte mit kurzen Halbwertszeiten
zerfallen in dieser Zeit fast vollständig
W
W
(spez.
Aktivität der Brennstäbe nimmt sehr stark ab). W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
8.1.5 Entladen der Brennelemente aus dem ReaktorSeite 63
8. Warum werden ausgebrannte Brennelemente nach der Entladung aus dem Reaktor zunächst in einem Wasserbecken des Kernkraftwerkes gelagert?
Sie müssen vor dem Abtransport
gründlich gereinigt werden.
Es stehen nicht genügend
Transportbehälter zur Verfügung.
Die Spaltprodukte mit kurzen Halbwertszeiten
zerfallen in dieser Zeit fast vollständig
W
W
(spez.
Aktivität der Brennstäbe nimmt sehr stark ab). W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
10. Welche Endlagerung ist für radioaktive Abfälle vorgesehen?
Oberirdische Lagerung in Gebäuden
mit besonders dicken Wänden.
Lagerung auf dem Meeresgrund.
Lagerung in geeigneten Erdschichten
(Salzstock, ausgedientes Eisenerzbergwerken).
W
W
W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
8.1.9 Endlagerung
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10. Welche Endlagerung ist für radioaktive Abfälle vorgesehen?
Oberirdische Lagerung in Gebäuden
mit besonders dicken Wänden.
Lagerung auf dem Meeresgrund.
Lagerung in geeigneten Erdschichten
(Salzstock, ausgedientes Eisenerzbergwerken).
W
W
W
10.8 Der Brennstoffkreislauf
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
1. Bei der Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne und zwei bis drei Neutronen. Welche Strahlung wird zusätzlich ausgesandt?
Alphastrahlen
Betastrahlen
Gammastrahlen
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
1. Bei der Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne und zwei bis drei Neutronen. Welche Strahlung wird zusätzlich ausgesandt?
Alphastrahlen
Betastrahlen
Gammastrahlen
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 47
7.1 Strahlenquellen in einem Kernkraftwerk
2. Die bei der Kernspaltung entstehenden Trümmerkerne sind
nicht radioaktiv,
meist radioaktiv,
nur in den ersten 10 Sekunden radioaktiv.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
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2. Die bei der Kernspaltung entstehenden Trümmerkerne sind
nicht radioaktiv,
meist radioaktiv,
W
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nur in den ersten 10 Sekunden radioaktiv. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
7.1 Strahlenquellen in einem Kernkraftwerk
3. Auch ursprünglich nicht radioaktive Materialien, die sich im Reaktor oder in seiner unmittelbaren Nähe befinden , können durch die
Gammastrahlen,
Neutronenstrahlen,
Betastrahlen.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
radioaktiv werden.
7.1 Strahlenquellen in einem Kernkraftwerk
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3. Auch ursprünglich nicht radioaktive Materialien, die sich im Reaktor oder in seiner unmittelbaren Nähe befinden , können durch die
Gammastrahlen,
Neutronenstrahlen,
W
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Betastrahlen. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
radioaktiv werden.
4. Wodurch entsteht auch in einem abgeschalteten Kernreaktor Wärme?
Die Regelstäbe geben die
gespeicherte Wärme langsam ab.
Die Spaltprodukte zerfallen weiter
und erzeugen Wärme.
Es finden noch vereinzelt
Kernspaltungen statt.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
7.1 Strahlenquellen in einem KernkraftwerkSeite 47
4. Wodurch entsteht auch in einem abgeschalteten Kernreaktor Wärme?
Die Regelstäbe geben die
gespeicherte Wärme langsam ab.
Die Spaltprodukte zerfallen weiter
und erzeugen Wärme.
W
W
Es finden noch vereinzelt
Kernspaltungen statt. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.a) Die erste Sicherheitsbarriere ist
2die Kristallstruktur der UO -Tabletten,
das Kühlmittel, das die Brennstäbe umgibt,
die Brennstabhülle.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 50
7.3 Sicherheitsbarrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.a) Die erste Sicherheitsbarriere ist
2die Kristallstruktur der UO -Tabletten, W
das Kühlmittel, das die Brennstäbe umgibt,
die Brennstabhülle.
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.b) Die zweite Sicherheitsbarriere ist
die Brennstabhülle,
der biologische Schild,
das Reaktorgebäude.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 50
7.3 Sicherheitsbarrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.b) Die zweite Sicherheitsbarriere ist
die Brennstabhülle, W
der biologische Schild,
das Reaktorgebäude.
W
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5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.c) Die dritte Sicherheitsbarriere ist
die Brennstabhülle,
das Reaktordruckgefäß,
das Reaktorgebäude.
W
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.c) Die dritte Sicherheitsbarriere ist
die Brennstabhülle,
das Reaktordruckgefäß,
W
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das Reaktorgebäude. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
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7.3 Sicherheitsbarrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.d) Die vierte Sicherheitsbarriere ist
die Reaktordruckgefäß,
der Sicherheitsbehälter,
das Reaktorgebäude.
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
5. Sicherheitsbarrieren verhindern das Austreten radioaktiver Stoffe.d) Die vierte Sicherheitsbarriere ist
die Reaktordruckgefäß,
der Sicherheitsbehälter,
W
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das Reaktorgebäude. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 50
7.3 Sicherheitsbarrieren gegen das Austreten radioaktiver Stoffe
7. Warum besitzt der Sicherheitsbehälter eine zusätzliche Dichthaut?
Weil dadurch das Rosten des Sicherheitsbehälters
verringert werden kann.
Weil durch die "Haut" eine zusätzliche Abdichtung
erreicht wird (Behälter dieser Größe lassen sich
nicht absolut gasdicht herstell
W
en).
Weil die Dichthaut das Eindringen
von Regenwasser verhindert.
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
7. Warum besitzt der Sicherheitsbehälter eine zusätzliche Dichthaut?
Weil dadurch das Rosten des Sicherheitsbehälters
verringert werden kann.
Weil durch die "Haut" eine zusätzliche Abdichtung
erreicht wird (Behälter dieser Größe lassen sich
nicht absolut gasdicht herstell
W
en). W
Weil die Dichthaut das Eindringen
von Regenwasser verhindert. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 52
7.3.3 Sicherheitsbehälter
8. Welche Aufgaben hat der biologische Schild?
Neutronenmoderator
Abstützen des Reaktordruckgefäßes
Abschirmung der Neutronen- und Gammastrahlung
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
6.2 Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor
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8. Welche Aufgaben hat der biologische Schild?
Neutronenmoderator
Abstützen des Reaktordruckgefäßes
Abschirmung der Neutronen- und Gammastrahlung
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
9. Unter welcher Voraussetzung dürfen Kernkraftwerke radioaktive Stoffe an die Umgebung abgeben?
Es dürfen nur genehmigte Mengen
kontrolliert abgegeben werden.
Eine Abgabe ist nur bei geeigneten
Wetterbedingungen erlaubt.
Die abgegebenen Radionuklide
müssen eine Halbwertszeit haben,
die kleiner als e
W
W
in Jahr ist. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
7.3.5 Kontrollierte Abgabe radioaktiver Stoffe
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9. Unter welcher Voraussetzung dürfen Kernkraftwerke radioaktive Stoffe an die Umgebung abgeben?
Es dürfen nur genehmigte Mengen
kontrolliert abgegeben werden. W
Eine Abgabe ist nur bei geeigneten
Wetterbedingungen erlaubt.
Die abgegebenen Radionuklide
müssen eine Halbwertszeit haben,
die kleiner als ein Jahr ist.
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
11. Einige gasförmige radioaktive Stoffe durchlaufen eine Verzögerungs-strecke, ehe sie in genehmigten Mengen über den Abluftkamin abgegeben werden. Die Verzögerungsstrecke bewirkt,
dass nicht zuviel radioaktive Gase auf einmal
abgegeben werden,
dass die radioaktiven Gase zurückgehalten werden,
bis eine ausreichende Windstärke herrscht,
dass die Radioaktivität einiger Radionuklide
W
W
beim langsamen
Durchlaufen abklingt (mehrere Halbwertszeiten vergehen). W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 53
7.3.4 Rückhalteeinrichtungen für flüssige und gasförmige radioaktive Stoffe
11. Einige gasförmige radioaktive Stoffe durchlaufen eine Verzögerungs-strecke, ehe sie in genehmigten Mengen über den Abluftkamin abgegeben werden. Die Verzögerungsstrecke bewirkt,
dass nicht zuviel radioaktive Gase auf einmal
abgegeben werden,
dass die radioaktiven Gase zurückgehalten werden,
bis eine ausreichende Windstärke herrscht,
dass die Radioaktivität einiger Radionuklide
W
W
beim langsamen
Durchlaufen abklingt (mehrere Halbwertszeiten vergehen). W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
13. Warum ist der Luftdruck im Reaktorgebäude etwas niedriger als der äußere Luftdruck?
Es ist für das Bedienungspersonal angenehmer.
Die Gebäudewände brauchen dann nur einem
geringeren Druck standzuhalten.
Bei Undichtigkeiten kann keine Gebäudeluft nach
außen gelangen.
W
W
W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 55 7.4.1 Unterdruckzonen
13. Warum ist der Luftdruck im Reaktorgebäude etwas niedriger als der äußere Luftdruck?
Es ist für das Bedienungspersonal angenehmer.
Die Gebäudewände brauchen dann nur einem
geringeren Druck standzuhalten.
Bei Undichtigkeiten kann keine Gebäudeluft nach
außen gelangen.
W
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
20. Durch die Notkühlsysteme eines Reaktors soll sichergestellt werden, dass
keine zusätzliche Strahlung in die Umgebung
eines Kernkraftwerkes gelangt,
die Neutronen durch Wasser weiter
moderiert werden,
die Brennelemente auch bei einem großen
Störfall mit Kühlmittel versorgt wer
W
W
den. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 57
7.5 Notkühlsystem
20. Durch die Notkühlsysteme eines Reaktors soll sichergestellt werden, dass
keine zusätzliche Strahlung in die Umgebung
eines Kernkraftwerkes gelangt,
die Neutronen durch Wasser weiter
moderiert werden,
die Brennelemente auch bei einem großen
Störfall mit Kühlmittel versorgt wer
W
W
den. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
22. Wie kann eine Notkühlung fortgesetzt werden, auch wenn die Wasservorräte innerhalb und außerhalb des Sicherheitsbehälters verbraucht sind?
Die Notkühlung wird mit
einem Gebläse fortgesetzt.
Die Brennelemente werden mit
Tiefkühlaggregaten gekühlt.
Das Wasser, das sich im so genannten Sumpf
des Sicherheitsbehälters sammelt, wird in das
Reaktor
W
W
druckgefäß zurückgepumpt. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 57
7.5 Notkühlsystem
22. Wie kann eine Notkühlung fortgesetzt werden, auch wenn die Wasservorräte innerhalb und außerhalb des Sicherheitsbehälters verbraucht sind?
Die Notkühlung wird mit
einem Gebläse fortgesetzt.
Die Brennelemente werden mit
Tiefkühlaggregaten gekühlt.
Das Wasser, das sich im so genannten Sumpf
des Sicherheitsbehälters sammelt, wird in das
Reaktor
W
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druckgefäß zurückgepumpt. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
25. Wodurch wird bei einem Kernkraftwerk ein störungsfreier Normalbetrieb gewährleistet?
Der Reaktor wird mehrmals jährlich
zur Revision abgeschaltet.
Es findet ein möglichst häufiger
Brennelementwechsel statt.
Qualitätssicherung/hohe Sicherheitsreserven/
fachkundiges Personal
W
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
25. Wodurch wird bei einem Kernkraftwerk ein störungsfreier Normalbetrieb gewährleistet?
Der Reaktor wird mehrmals jährlich
zur Revision abgeschaltet.
Es findet ein möglichst häufiger
Brennelementwechsel statt.
Qualitätssicherung/hohe Sicherheitsreserven/
fachkundiges Personal
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
Seite 47
7.2 Grundlegendes Sicherheitskonzept
26. Worin liegt die Hauptaufgabe bei der Bewältigung eines Störfalls?
Kettenreaktion möglichst schnell
wieder in Gang bringen.
Brennelemente weiter kühlen
(Nachzerfallswärme abführen).
Den Sicherheitsbehälter luftleer pumpen.
W
W
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10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
26. Worin liegt die Hauptaufgabe bei der Bewältigung eines Störfalls?
Kettenreaktion möglichst schnell
wieder in Gang bringen.
Brennelemente weiter kühlen
(Nachzerfallswärme abführen).
W
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Den Sicherheitsbehälter luftleer pumpen. W
10.7 Sicherheitseinrichtungen bei Kernkraftwerken
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7.5 Notkühlsystem